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煤自燃极限参数的实验研究

矿业安全与环保 2006年第1期33卷 18-20页

作者：易欣邓军西安科技大学能源学院陕西西安710054

煤自燃极限参数的确定是煤层自燃预测技术的基础。利用”XK-Ⅲ型”大型煤低温自然发火实验台真实模拟了某矿煤的自燃过程,对煤样自燃特性参数进行了测算,结合现场实际条件,可推算出下限氧浓度、上限漏风强度和最小浮煤厚度等极限参数,... 详细信息

煤自燃极限参数的确定是煤层自燃预测技术的基础。利用”XK-Ⅲ型”大型煤低温自然发火实验台真实模拟了某矿煤的自燃过程,对煤样自燃特性参数进行了测算,结合现场实际条件,可推算出下限氧浓度、上限漏风强度和最小浮煤厚度等极限参数,为该矿煤自燃预测及防治提供了重要的依据。

关键词：煤自燃性耗氧速度放热强度煤自燃极限参数

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粒度对采空区煤自燃极限参数的影响试验研究

煤炭科学技术 2015年第6期43卷 59-64 53,53页

作者：马砺任立峰韩力艾绍武张李荣刘媛媛西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室陕西西安710054 西安科技大学能源学院陕西西安710054 兖矿集团有限公司山东邹城237500 山东新巨龙能源有限责任公司山东菏泽274918

为了研究粒度对采空区煤自燃极限参数的影响,采用煤自燃程序升温试验装置测试长焰煤、弱黏煤和贫煤在5种粒径下的自燃特性参数。根据试验测定的自燃特性参数计算得出煤在不同粒径情况下的自燃极限参数。试验结果表明:煤样的放热强度随... 详细信息

为了研究粒度对采空区煤自燃极限参数的影响,采用煤自燃程序升温试验装置测试长焰煤、弱黏煤和贫煤在5种粒径下的自燃特性参数。根据试验测定的自燃特性参数计算得出煤在不同粒径情况下的自燃极限参数。试验结果表明:煤样的放热强度随煤变质程度的升高呈现降低趋势,煤样的临界温度随煤变质程度的增加而升高;最小浮煤厚度和下限氧浓度与煤变质程度呈正相关,而上限漏风强度与煤变质程度呈负相关;在煤氧化过程中,煤自燃极限参数的极值产生在自燃临界温度附近;煤样的粒度对煤的自燃极限参数有明显影响,在相同条件下,上限漏风强度随着煤粒径的增大而减小,最小浮煤厚度与下限氧浓度随着煤粒径的增大而增大;煤自燃极限参数与粒径的关系满足二次多项式的关系。试验结果可为采空区自燃危险区域判定提供基础参数。

关键词：煤自燃极限参数粒径自燃特性变质程度

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水浸煤体自燃极限参数和氧化动力学的研究

煤炭技术 2016年第3期35卷 152-154页

作者：邓军张扬李成会李青蔚乌力吉何勇军教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室西安710054 西安科技大学能源学院西安710054

煤经水浸泡后的自燃特性会发生变化,为了研究水浸煤的自燃特性,采用煤自燃程序升温实验装置,进行经过3个月水浸泡煤样和原煤样的程序升温实验,研究煤的自燃特性。计算了两种情况下煤样的耗氧速率、放热强度,得出了煤自燃极限参数和表观... 详细信息

煤经水浸泡后的自燃特性会发生变化,为了研究水浸煤的自燃特性,采用煤自燃程序升温实验装置,进行经过3个月水浸泡煤样和原煤样的程序升温实验,研究煤的自燃特性。计算了两种情况下煤样的耗氧速率、放热强度,得出了煤自燃极限参数和表观活化能。煤经水浸泡后,煤分子的表面活性官能团增加,低温阶段的氧化放热性增强,自燃危险性增大。

关键词：水浸煤煤自燃极限参数活化能程序升温

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亭南煤样自燃极限参数实验研究

陕西煤炭 2010年第1期29卷 34-36页

作者：刘晨瑶陈曦王亚超梁成西安科技大学能源学院陕西西安710054

利用大型煤自然发火实验台模拟了亭南煤的自燃过程，测算出煤样自燃特性参数，结合现场实际条件，推算出下限氧浓度、上限漏风强度和最小浮煤厚度等极限参数，为该矿煤自燃预测及防治提供了重要的依据。

关键词：煤自燃性耗氧速度放热强度煤自燃极限参数

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煤自燃性测试技术及数值分析

北京科技大学学报 2001年第6期23卷 499-501页

作者：文虎徐精彩葛岭梅邓军西安科技学院西安710054

利用装煤量８５０ｋｇ的ＸＫ型煤自然发火实验台，真实地模拟了煤的自燃过程．根据实验测定的温度场和气体浓度场变化，结合流体力学和传热学理论，推算出不同温度时煤氧复合的耗氧速度、放热强度，为煤自燃性的定量分析及自然发火预测... 详细信息

利用装煤量８５０ｋｇ的ＸＫ型煤自然发火实验台，真实地模拟了煤的自燃过程．根据实验测定的温度场和气体浓度场变化，结合流体力学和传热学理论，推算出不同温度时煤氧复合的耗氧速度、放热强度，为煤自燃性的定量分析及自然发火预测提供理论依据．并根据煤自身的氧化放热性能及其所处的蓄热环境，应用热平衡法推导出煤自燃极限参数的计算方法，为煤自燃预测及防治提供了量化的理论判据．

关键词：煤自燃性耗氧速度放热强度煤自燃极限参数数值分析温度场气体浓度场

再生顶板裂隙漏风诱发煤自燃机制及浆泡材料防治技术

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再生顶板裂隙漏风诱发煤自燃机制及浆泡材料防治技术

作者：陈健湖南科技大学

学位级别：硕士

近年来,中国一直为世界最大的煤炭生产国,其厚煤层储量丰富,资源储量占全国煤炭资源45%以上。而早期选择的“采顶弃底”开采技术造成了大量优质煤炭资源的遗留和浪费,为回收此类弃置的煤炭资源,新工作面通常布置在上分层采空区下方,故... 详细信息

近年来,中国一直为世界最大的煤炭生产国,其厚煤层储量丰富,资源储量占全国煤炭资源45%以上。而早期选择的“采顶弃底”开采技术造成了大量优质煤炭资源的遗留和浪费,为回收此类弃置的煤炭资源,新工作面通常布置在上分层采空区下方,故下分层开采顶板是由上分层采出后冒落的岩石与煤体经过压实胶结形成的再生顶板。在煤岩应力作用下,再生顶板的原生与次生裂隙会相互贯通、扩展至巷道表面,当风流经过时便会渗入裂隙中,形成漏风通道诱发再生顶板遗煤自燃甚至瓦斯爆炸。因此,有必要开展再生顶板遗煤自然发火防治研究。本文以鹿洼煤矿4303(2)进风巷再生顶板为例,建立了再生顶板的裂隙演化模型、煤岩裂隙的渗流模型、再生顶板煤自燃数学模型,研究了再生顶板的煤自燃极限参数,圈定了煤自燃危险区域;最后通过数值模拟、理论分析研究了纳米浆泡材料的力学性能与裂隙演化规律。研究结果表明:在连续倾斜再生顶板中,再生顶板内外压差造成的漏风量不会受上一段巷道倾角的影响,其本段巷道的倾角决定了其值的大小;而再生顶板动压差造成的漏风量与两段顶板的倾角差有关;进风巷再生顶板的遗煤厚度为5.1m,氧浓度为8%,漏风强度为0.06m/s,平均遗煤粒径为2.568mm,达到了煤自燃临界条件;模拟研究发现着火区域主要集中在再生顶板B段区域,在距离进风口35～60m之间的区域温度显著高于环境温度。该范围处于第二转折点附近,具有良好的蓄热环境,因此该段区域是治理火区的主要位置;使用纳米浆泡材料可以封堵顶板的原有裂隙,减小初始孔隙率,达到从根本上解决裂隙演化的问题;纳米浆泡材料的多孔结构使胶结后的顶板弹性与缓冲性能增加,降低了应力集中导致的顶板破坏;且多孔骨架会有利于裂隙周边应力的传递,不会有增加新生裂隙的可能,降低了风流渗入诱发煤自燃的风险。基于以上的理论推导、数值模拟与实验研究,以鹿洼煤矿4303(2)进风巷再生顶板的遗煤自燃治理为现场实施案例,提出了一种膏体速凝固结材料与纳米浆泡材料结合的固化封堵、隔氧降温的再生顶板遗煤自燃防治技术体系。其中,注入的膏体速凝固结材料凝结速度快,可以保证在重力作用下,不会发生漏浆,着火区域温度显著下降,高温区段的温降比例达到40%,实现了快速控制火区的目的;多次纳米浆泡材料后,煤自燃危险区监测点的CO浓度显著降低,满足了安全运行要求。研究结果为同类型的再生顶板煤自燃防治提供了一种可靠方案。

关键词：再生顶板煤自燃纳米浆泡材料漏风裂隙煤自燃极限参数

王村矿5#煤层13519采空区自然发火预测研究

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王村矿5#煤层13519采空区自然发火预测研究

作者：任宏安西安科技大学

学位级别：硕士

我国煤炭自燃灾害严重，井下开采时存在采空区浮煤较多、漏风风量大等现象，这在一定程度上会加剧井下煤层开采自燃火灾的危险性，造成矿井火灾不断上升的势头。陕西澄城王村矿隶属于澄合矿区，主采的5#煤层系易自燃煤层，屡次发生煤... 详细信息

我国煤炭自燃灾害严重，井下开采时存在采空区浮煤较多、漏风风量大等现象，这在一定程度上会加剧井下煤层开采自燃火灾的危险性，造成矿井火灾不断上升的势头。陕西澄城王村矿隶属于澄合矿区，主采的5#煤层系易自燃煤层，屡次发生煤层自燃事故。本文分别从煤结构、煤自燃极限参数、采空区氧浓度、漏风强度分布规律等方面结合实验分析、数值模拟、现场观测三种方法研究采空区自燃危险区域的预测及判定问题，得出以下主要结论： (1)5#煤体松散，孔隙形状不规则，以中孔分布为主，具有易自燃煤的结构特点。 (2)5#煤的自燃升温临界温度为555℃，裂化温度为120℃35℃，裂变温度为160℃，最小浮煤厚度为0.7m，最短自然发火期为33天。 (3)数值模拟研究了采空区氧浓度和漏风强度的分布规律，得到最大氧化升温区域为100m，同时也研究了不同风量下自然危险区域的变化规律，风量每变化400m3/min时，采空区最大氧化升温带会变化22m2m的范围。 (4)现场观测结合实验分析得出13519综采面自燃危险区域位于进风侧22m到126m的范围内，回风侧13m到76m的范围内，最大氧化升温区域宽度为104m。研究结论对该矿及矿区内其它矿井的煤自燃火灾防治工作具有重要的理论指导意义和工程应用价值。

关键词：自燃区域判定煤自燃极限参数数值模拟综采采空区

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不同初始温度的煤自燃特性实验研究

不同初始温度的煤自燃特性实验研究

作者：吴佳平湖南科技大学

学位级别：硕士

近些年来,由于浅层煤炭资源的减少和开采技术的提高,煤炭开采深度逐渐增加,深部煤层所处的地温逐渐升高,由煤自热升温导致的事故逐渐增多,因此研究高地温对煤自燃进程的影响尤为重要。本文模拟高地温环境对煤样进行实验研究,对比经过高... 详细信息

近些年来,由于浅层煤炭资源的减少和开采技术的提高,煤炭开采深度逐渐增加,深部煤层所处的地温逐渐升高,由煤自热升温导致的事故逐渐增多,因此研究高地温对煤自燃进程的影响尤为重要。本文模拟高地温环境对煤样进行实验研究,对比经过高温处理的煤样与原煤在微观和宏观上的区别,得出高地温环境对煤自燃特性的影响。模拟高地温环境对煤样进行预处理,制成4组煤样,分别进行比表面积和红外光谱实验,通过比表面积实验可得高温处理后的煤样微孔比例高于原煤,中孔比例减小,而大孔的比例几乎没有变化,说明高温使得煤样产生新的微小孔隙并使煤的比表面积增大,利于氧气与煤样上的活性位点接触,增大煤氧复合反应强度。通过红外光谱实验得到4组煤样的红外光谱曲线,发现经过高温处理后,煤样的羟基含量上升,脂肪烃含量下降,含氧官能团含量先减少后增加,芳香烃含量基本保持不变,其中芳香醚的含量持续上升,取代芳烃的含量基本不发生变化。分别从不同初始温度对煤样进行程序升温实验,得到煤自燃极限参数、交叉点温度、活化能随起始反应温度的变化规律,发现初始温度升高会导致煤样的下限煤体厚度减小、下限氧含量减小、上限漏风强度增大、交叉点温度降低,活化能减小,以上指标表明高地温增大了煤自燃事故发生的可能性。对程序升温过程中的气体产生规律进行分析,发现CO适宜作为煤自然发火预测预报的主要指标气体,当使用CO作为高温矿井的指标气体时,应适当提高气体指示阈值。CH、CH、CH/CH值和CH/CH值可预报高温点的出现,进行辅助预报,当使用它们作为高温矿井的预测指标时,应适当降低其气体指示阈值。

关键词：高地温煤自燃极限参数指标气体比表面积微观官能团

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柠条塔北翼煤层自燃倾向实验预测

陕西煤炭 2012年第1期31卷 31-33+27页

作者：姬文龙王亚超曹建军陕煤集团神南产业发展有限公司安全部西安科技大学能源学院西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室

在"XKⅢ型"煤低温自然发火台上对柠条塔北翼煤层煤样自燃特性进行实验测试,实验中通过控制散热、漏风及浮煤厚度等条件模拟柠条塔北翼煤层实际情况。依靠实验测试相关量,对煤样的自然发火期及自燃特性进行分析和预测。实验结果分析表明... 详细信息

在"XKⅢ型"煤低温自然发火台上对柠条塔北翼煤层煤样自燃特性进行实验测试,实验中通过控制散热、漏风及浮煤厚度等条件模拟柠条塔北翼煤层实际情况。依靠实验测试相关量,对煤样的自然发火期及自燃特性进行分析和预测。实验结果分析表明:柠条塔北翼煤层的自然发火期为34 d,临界温度为75℃～85℃,裂解温度为90℃～120℃,煤体堆积厚度小于0.5 m时,煤体温度不会超过其临界温度而发生自燃。

关键词：自燃特性实验预测煤自燃极限参数